LIBS analyza pro technickou čistotu

Pokročilá mikroskopická + LIBS analýza pro technickou čistotu dle VDA 19.1

Technická čistota jako systém je orientovaná na systémové požadavky čistoty v oblastech automobilového průmyslu, letectva, elektrotechniky a medicíny v návaznosti na odhalování rizikových faktorů kontaminace pravidelným monitorováním systému, produkce, okolního prostředí s pomocí mikroskopie a moderních technologií.

obr1.jpg
Obr. 1 - Uvedené standarty a aplikace

Opticko-světelná analýza

Na rozdíl od gravimetrické analýzy, která poskytuje pouze souhrnnou hodnotu o znečištění extrahovaném z dílu, získáme při opticko-světelné analýze detailní informace. Částice můžeme měřit a počítat a také typizovat (rozdělovat do skupin), protože mohou být pro funkci dílu kritické již jednotlivé částice nebo jejich malé množství, musíme tyto částice bezpečně zachytit. K tomuto účelu je nezbytné počítat částice po celé efektivní ploše analytického filtru. Rozpoznání částic a stanovení rozměrových charakteristik probíhá pomocí tzv. zpracování obrazu. Přitom je možné detekovat pouze objekty, které se opticky (jasem) odlišují od pozadí (tak není možné zachytit bílé částice na bílé analytické filtrační membráně). To není žádná chyba nebo nedostatek jednotlivých opticko-světelných systémů, ale spočívá v podstatě v metodě prokazování a je to omezení dané principem. 

Jaké částice přitom lze jednotlivě ještě zachytit a jak probíhá měření rozměrů a typizování závisí na různych faktorech, jako jsou:
  • zobrazovací optika (zvětšení a rozlišovací schopnost)
  • způsob osvětlení a konkrétní provedení osvětlovacího systému
  • prahová hodnota, se kterou je schopen SW pro vyhodnocení obrazu ještě odlišit, které oblasti přísluší částicím a které k pozadí filtru
  • definiční kritéria pro měření a typizování částic a přesné algoritmy, s nimiž je toto realizováno

Zachycení, měření a typizace částic (rozdělení do skupin) 

Senzor kamery se skládá z jednotlivých světlocitlivých prvků (pixelů). Podle zvoleného / nastaveného zvětšení je určitá část plochy analytického filtru přiřazena velikost 1 pixel. Tím je určeno odpovídající měřítko zobrazení µm/pixel potřebné pro měření částic. Pro zajištění exaktního stanovení velikosti by měly být analyzované částice (po délce) zobrazeny přes 10 pixelů kamerového obrazu.

obr2.jpg
Obr. 2 - Senzor kamery a jednotlivé interpretace pixelů

Čím větší zvětšení je nastaveno/zvoleno, tím menší částice může být měřena. Na druhé straně tím klesá hloubka ostrosti, tzn., že může být těžké při nastavení vysokých hodnot zvětšení dostatečně ostře zobrazit velké částice. Pro volbu hodnoty zvětšení by se měl vždy hledat kompromis mezi vysokým optickým rozlišením na straně jedné a dobrou hloubkou ostrosti, krátkou dobou měření a malým objemem dat na straně druhé.

Optický mikroskop s polarizátorem

V tomto případe je světlo, kterým se osvětluje analytický filtr, lineárně polarizováno. Světlo odražené od vzorku, které je zachyceno zvětšovací optikou, je vedeno přes další o 90° otočený polarizační filtr (analyzátor). Díky překřížení polarizačních filtrů částice potemní a odrazy od kovových částic se vyruší. Zachycené částice se zobrazí v temných odstínech na světlém pozadí filtru. 

obr3.jpg
Obr. 3 - Nastavení treshold v software a detekce částice

U stereomikroskopu sledují oči pozorovatele vzorek pod nepatrně odlišným úhlem (paralaxa). Tím vzniká při sledování přes objektiv dojem plastického obrazu vzorku. Jsou-li pro automatizované měření použity stereomikroskopy, měly by být dráhy paprsků pro kameru vedeny tak, aby nevznikala paralaxa, příp. byla korigována. U makroskopu je dráha paprsků pro kameru identická.

obr4.jpg
Obr. 4 - Příklad mikroskopů pro technickou čistotu, vzpřímený mikroskop i stereomikroskop

LIBS analýza 

Optickou analýzou není možné hodnotit složení částice a z toho důvodu je možné použit metodu LIBS (Laser_Induced_Breakdown_Spectroscopy) spojenou s optickou analýzou ku komplexnímu vyhodnocení částic. 

obr5.jpg
Obr. 5 - LIBS mikroskop včetně prvkové analýzy a vyhodnocení


Obr%C3%A1zek9.jpg
Obr. 6 - Všechny tři kroky pro vyhodnocení

Analýza optických částic má mnoho výhod. Poskytuje mnoho výsledků, jako je délka, šířka, výška částic. Je to rychlá a snadno použitelná analýza v súlade s mnoha standardy, jako je VDA 19, ISO 16232, ISO 4406 a mnoho dalších. Je běžnou metodou pro dokumentaci čistoty komponent - uživatelů po celém světě, ale nemáme informace o chemickém složení a zdroji částic. Nebylo by výhodou získat i otisk prstu? A kdybychom to mohli udělat, chceme to udělat RYCHLE, JEDNODUŠĚ, BEZPEČNĚ, bez výměny zařízení a opětovného vyhledávání částic a bez přípravy nebo vybírání částic pro analýzu SEM / EDX. Nebylo by výhodou použít jeden systém pro optickou a chemickou kontrolu? Přesně toto je možné s novým systémem Leica DM6 LIBS! Získejte úplný obraz a všechny potřebné informace na jeden pohled a to i v súlade s normami jako VDA 19.

Tým mikroskopie Pragolab

LinkedIn.pngFacebook.pngYoutube.png